一、結論

 

1、BMW iX的碳纖維策略(Carbon Cage)并未采用BMW i系列(i3&i8)的全碳纖維車身(Carbon Life Module),而是在7系(Carbon Core)的基礎上,從Core“進化?”到Cage——加大側圍碳纖維的面積(B柱+門檻),但減少了碳纖維的數(shù)量(由16個變?yōu)?個);
2、BMW iX的2個A柱碳纖維管采用與i3&i8&7系相同的RTM工藝,2個頂蓋橫梁由7系的濕法模壓改為熱塑性注塑,2個側圍外板和2個尾部流水槽采用大面積的RTM(外觀件);
2、BMW iX的A柱碳纖維管和頂蓋橫梁,在焊裝車間安裝,隨車過電泳;側圍外板和尾部流水槽不隨車過電泳,在涂裝之后和總裝之前安裝;
3、重點關注:熱塑性頂蓋橫梁,輕量化+功能集成,生產(chǎn)節(jié)拍快,可隨車電泳(PA6/CF的成本是個大問題);

4、插播一個新聞:SGL cuts jobs as BMW moves away from carbon fiber(iX will not rely as heavily on carbon fiber as the i3)。

二、車型基本信息

 

寶馬批量應用碳纖維的車型主要是i3、i8、7 series和iX,這些車型的基本信息如下,供參考,其中把iX和X5放在一起,尺寸做個對照,話說iX比X5重了300+kg,電動化確實給輕量化帶來了更大的壓力和動力。

條目
BMW iX
BMW X5
BMW i3
BMW i8
BMW 7 series
上市時間
2022
2020
2013-2020
2013-2020
2017-2021
售價
84
70
30
200
75
(mm)
4955
4930
4020
4689
5273
(mm)
1967
2004
1775
1942
1902
(mm)
1698
1776
1600
1282
1498
軸距 (mm)
3000
2975
2570
2800
3210
重量 (kg)
2558
2240
1487
1485
2179
電機位置
AWD
AWD
RWD
AWD
AWD
電機功率 (kW)
385
/
125
105
/
電量 (kWh)
111.5
/
42.2
11.6
/
NEDC純電續(xù)航
/
/
340
50
/
WLTP純電續(xù)航
630
/
/
/
/
CLTC純電續(xù)航
665
/
/
/
/
三、iX的Carbon Cage
寶馬iX是全新的純電專屬平臺,如果說寶馬iX3是在X3的基礎上”油改電“而來的,那么iX無論是在車身還是底盤,與X5是截然不同的。下圖分別是iX和X5的車身結構&選材,供參考。底盤就不放了,對平臺架構感興趣的,可以仔細研究一下iX和X5的通用化策略。
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
iX碳纖維的定義是“Carbon Cage”,事實上是7系“Carbon Core”的延續(xù)。從iX的白車身材料分布圖中,可以看出,iX的碳纖維一共7個部件,分別應用在頂蓋橫梁、A柱上邊梁、側圍加強件和尾部加強件,其中外觀可視的是側圍&尾部加強件。熟悉寶馬汽車碳纖維在i3、i8及7系應用的人會發(fā)現(xiàn),iX的碳纖維應用策略與i3&i8是不同的,而是與7系策略有一些類似(如下圖),我們逐件看一下。
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
1、A柱上邊梁碳纖維管
?
A柱碳纖維管采用3D編織工藝預成型,包裹熱塑性泡沫(水壓支撐),然后通過RTM工藝成型。這種工藝在i3、i8和7系上均有應用。按照寶馬的節(jié)拍,一臺RTM設備,每天可生產(chǎn)>250件(5min/件),年產(chǎn)>75000件。目前真正批量生產(chǎn)的車型中,采用此方案的車型并不多。
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
2、頂蓋橫梁
?
iX的前后頂蓋橫梁采用熱塑性注塑的工藝,在輕量化和滿足性能要求的前提下,進一步集成了線束和天線等電子電器部件,以及集成了一些安裝功能的支架。
具體材料和工藝,可以參考之前i3的一個驗證項目,連續(xù)纖維骨架是50K UD的碳纖維,樹脂基體是PA6,注塑料是回收的碳纖維增強PA6。iX是否完全采用相同的材料,還不是很確定。值得注意的一點是,這兩個頂蓋橫梁是可以過涂裝的(200℃/30min+150℃/40min)??傊?,相較于A柱碳纖維管RTM工藝,CF/PA6的注塑工藝,可以把生產(chǎn)節(jié)拍縮短到1min,又可以隨車電泳,是要重點關注的。另外,值得一提的是,這兩個件的左右兩端是金屬嵌件,直接和車身焊接在一起。
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
3、側圍外板和尾部流水槽
?
無論相較于i3&i8,還是7系,iX都減少了碳纖維部件的數(shù)量,但是我理解iX還是希望更大程度的發(fā)揮BMW i系列更加激進的碳纖維亮點,于是在側圍外板(B柱+門檻梁)和尾部流水槽采用可外觀可見的碳纖維部件,開門上車和開后背門的時候,肉眼可視的六邊形碳纖維編織紋理,確實比較吸人眼球。當然,相較于7系,側門外板面積更大,輕量化的效果和性能提升的結果,應該會更明顯。但是無論是材料成本還是工藝成本更進一步提高了。7系的門檻加強板采用碳纖維濕法模壓工藝,iX的側圍外板采用RTM工藝,其中碳纖維的編織方向是根據(jù)碰撞受力來設計的。連接方面,這四個件通過雙組分的膠水與車身連接,需要紅外加熱固化,這在一定程度上也影響了廠內的生產(chǎn)節(jié)拍。
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路
4、制造工藝
如下圖所示,8個碳纖維部件中,A柱碳纖維管、頂蓋橫梁是焊裝車間裝配,之后隨整車電泳;電泳之后,回到一個單獨的”焊裝“車間,拆下開閉件,安裝碳纖維側圍外板和尾部流水槽,涂膠+紅外加熱固化,最終直接進入總裝車間。
從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

四、BMW十年碳纖維之路回顧

?

1、BMW碳纖維的起源

 

寶馬汽車的碳纖維應用研究始于1999年,真正的批量生產(chǎn)則是從i3開始(2013年量產(chǎn)交付)。自此,開啟在i3、i8和7系上,開始了carbon lifemodule和carbon core的原創(chuàng)、應用和引領。碳纖維的批量應用,也進一步加強了寶馬汽車在”高科技“、”輕量化“方面的品牌力。

 

值得一提的是,2011年,也就是BMW i3的概念設計之初,寶馬集團投資了SGL(西格里集團是全球領先的碳素石墨材料以及相關產(chǎn)品的制造商之一,涵蓋了從原絲到碳纖維、織物和預浸料、再到CFRP部件成品在內的完整業(yè)務鏈)。目前,寶馬集團在SGL的占比是18%,大眾集團是7%。

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

 

2、i3和i8的Life-Drive

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

? i3整備質量1487kg,其中Life Module白車身138kg、Drive Module車架82kg。Life Module中碳纖維68kg,包括34個部件,其中15個RTM部件(含兩個編織泡沫夾心型材)和19個模壓部件。

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

? i8整備質量1485kg,其中Life Module白車身168kg、 Drive Module車架59kg。Life Module中碳纖維包括42個部件,其中14個RTM部件(含三個編織泡沫夾心型材)、5個回收碳纖維和23個模壓部件。

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

? 此外,i8的雙翼門也采用了碳纖維內板,單個門5個部件,包括3個模壓件和2個RTM件。

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

? i3的制造工藝

 

傳統(tǒng)的汽車制造四個工藝,包括沖壓、焊裝、涂裝和總裝,而i3是沒有沖壓和涂裝車間的,這主要是由于i3的外觀件全部為塑料件,碳纖維的白車身車體也不需要經(jīng)過防腐;清洗、電泳、噴漆和烤漆。這在一定程度上,確實降低了產(chǎn)線的投資,比較適合小批量的試制和生產(chǎn),比如i8、蘭博基尼、前途K50等碳纖維車身。不得不說,寶馬i3從2013年量產(chǎn),到現(xiàn)在將近10年,全球銷量二十幾萬臺,也是碳纖維在汽車行業(yè)的奇跡。

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

 

3、7系的Carbon Core

?

7系的碳纖維零部件16個,4種工藝,分別包括濕法模壓、RTM、碳纖維和鋼板直接模壓和碳纖維SMC。7系是在傳統(tǒng)沖、焊、涂、總的基礎上,采用碳纖維的,適當調整了焊接產(chǎn)線和涂裝工藝(溫度和時間控制)。事實上,相較于i3,7系的碳纖維應用是更有借鑒意義的,即如何通過材料&工藝設計、連接&涂裝工藝設計來實現(xiàn)碳纖維零部件在車身的應用,在不大面積調整制造工藝的情況下,滿足生產(chǎn)節(jié)拍,實現(xiàn)輕量化和性能提升。

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

 

從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

 

五、小結

 

十年前的i3,確實給汽車行業(yè)/碳纖維行業(yè)帶來了很大的期待,但十年的發(fā)展,碳纖維在汽車行業(yè)的應用依然是“理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感”,純碳纖維的白車身幾乎全部是跑車才會有的選擇;五年前7系,Carbon Core又給大家?guī)硪恍﹩l(fā)和借鑒,但碳纖維加強件,依然無法在普通乘用車上普及,哪怕是一個類似于“鎂合金方向盤”的成熟案例都沒有;今年的iX,命名為Carbon Cage,其實寓意要比7系的Carbon Core更要宏大,寶馬曾經(jīng)說過,when a bodygets a name, it must be someting special,也許碳纖維給寶馬帶來的,更多的是special。下一步碳纖維復合材料該怎么發(fā)展,需要汽車行業(yè)和材料行業(yè)的人們,不斷的努力探索和嘗試,通過一點點努力,實現(xiàn)從0到1,從1到10,最終實現(xiàn)真正的大批量生產(chǎn)。

 

文章來源:輕量化共同體

原文始發(fā)于微信公眾號(艾邦高分子):從i3到iX看寶馬汽車碳纖維應用的十年之路

作者 li, meiyong

久久精品国产亚洲av高清不卡,中国女人大白屁股ass,无码av动漫精品一区二区免费,欧美 国产 日产 韩国A片,做的时候老是找不到地方,丰满人妻一区二区三区免费视频 ,一女三男做2爱a片免费,97超碰中文字幕久久精品,欧美人伦禁忌DVD,亚洲中文成人一区二区在线观看